资源储量估算与矿体三维建模信息系统

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1、中国地质调查局发展研究中心中国地质调查局发展研究中心 李丰丹李丰丹 2011.022011.02资源储量估算与矿体三维建模 信息系统 (REInfo)l研发背景l软件框架与功能l应用情况内 容 l资源储量估算是矿产勘查工作成果的总结l发展趋势：估算全程计算机辅助化、自动化，也是推动 地矿工作信息化和“ 数字矿山”建设的一个重要环节l国外软件:Micromine、SURPAC；国内软件:KPX、SDl侧重数据采集后的处理，重新组织数据l目前还没有从野外数据采集到进行勘查数据的解译、生 成三维模型、计算矿产资源储量和进行矿山设计一体化 的软件l涉及不同阶段数据采集整理分析、资源储量估算、矿体 三维

2、建模等一体化组织与管理的软件一、研发背景 一、研发背景 2004年2010年起,基础质调查正从二维到三维数字化过程提升从2002年开始,实现了基础地质调查全过程数字化从2004年开始,实现了矿产地质调查与勘查数据采集全过 程数字化从2008年开始,实现了固体矿产勘查从二维到三维数字化 过程2002年2008年2010年作为数字地质调查系统作为数字地质调查系统(2010)(2010)的一个组成部分的一个组成部分l基于GIS、数据建模与数据库、断层建模、地质统计学、三维建模等核心技术l综合了各种资源储量估算方法（地质块段法等传统资源储量估算方法和克里格法等地质统计学）和三维建模流程，提供了面向数字

3、地质矿产调查与数字矿山的解决方案l能够将矿区原始资料和成果资料进行三维显示和交互分析，能够展示矿体空间特征及满足各种需求的三维分析成果l为地质人员获得详实的矿产资源储量提供了完全符合业务流程需求的数字化、可视化、智能化辅助手段和支撑平台二、软件框架与功能 l 创建了野外数据采集、成果综合、储量计算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程，为矿产资源调查工作提供了有效工具和平台l 创建了矿山地质多源数据和多种储量计算方法耦合三维建模关键技术与方法，建立了三维地质建模、品位估计与资源量估算相结合的无缝流程 技术创新点二、软件框架与功能 三、软件框架与功能 软件体系结构三、软件框架与功能 DGS

4、Info： 提供了探矿工程数据综合、处理、制图过程：探槽、 浅井、坑道、钻孔探矿工程数据、勘探线数据、采样分析数据录 入与组织管理，自动生成坑道、探槽、钻孔、浅井工程图件的基 本内容投影在矿区平面图上，自动输出坑道、探槽、钻孔、浅井 工程编入数据采集表、素描图、矿区平面图，多模式多用途钻孔 综合柱状图应用等相关功能。REInfo： 基于条件表达式的工业指标设置，勘探线剖面图生成 与编辑，单工程（单指标、多指标）矿体圈定与人机交互编辑， 人机交互式剖面矿体连接（直线、曲线及提供连接规则），地质 块段法、剖面法、采样平面图法、地质统计学法（含距离加权法 ）资源储量估算，煤矿资源储量估算、采空区动态

5、储量管理，矿 体三维显示与分析，各种表格与图件输出等功能。三、软件框架与功能 野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维 建模的全过程信息化，多源异构、多尺度、多维动态 勘查综合资料数据一体化存储、管理、综合分析，为 矿产勘查项目成果报告编制提供了有效工具和平台三、软件框架与功能 基于无缝一体化技术的数据采集、管理、综合处理与成果表达不同条件下单工程矿体自动圈定技术基于规则加交互方式的剖面矿体连接过程提供多种传统资源储量估算方法和地质统计学法应用流程GIS辅助工具提高图表制作过程的效率基于边界约束模式的处理过程三维地质建模与资源量估算相结合的无缝流程 数据的继承过程：基于业务流程的无缝一体

6、化数据模型建模技术， 保证不同阶段数据交换继承过程信息完整性，不用重新整理数据 原始数据（地形地质图、数字高程模型、工程编录信息） 成果数据（不同比例尺的勘探线剖面图、矿体投影图、中段图、纵 剖面图） 三维成果3.1 基于无缝一体化技术的数据采集、管 理、综合处理与成果表达n不同比例尺地质图件，如地形地质图、勘查剖面图、钻孔柱 状图、矿体投影图等，其存储格式主要为MapGIS、JPG、TIF等n数据库资料，如工程编录信息，其存储格式多为ACCESS文件 ，少数为文本格式n遥感影像，数字高程模型n三维建模数据n文字与报表，如Word、Excel数据管理平台，管理多 元(多源)异构数据3.1 基于

7、无缝一体化技术的数据采集 、管理、综合处理与成果表达原始编录数据组织的灵活性 将原始数据通过勘探线组织 同时管理未加入勘探线的数据(EngPool) 可以生成虚拟勘探线 数据的逻辑检查，保证数据的完整性和一致性原始资料的交换入库 l 将其他格式数据（TXT、EXCEL等）快速交换到本系统l 系统同时支持数据的导出 成果数据组织 一套工业指标,一个方案,一个独立文件夹3.1 基于无缝一体化技术的数据采集 、管理、综合处理与成果表达原始编录数据组织的灵活性 将原始数据通过勘探线组织 同时管理未加入勘探线的数据(EngPool) 可以生成虚拟勘探线 数据的逻辑检查，保证数据的完整性和一致性原始资料的

8、交换入库 l 将其他格式数据（TXT、EXCEL等）快速交换到本系统l 系统同时支持数据的导出 成果数据组织 一套工业指标,一个方案,一个独立文件夹3.1 基于无缝一体化技术的数据采集 、管理、综合处理与成果表达l提供基于条件表达式的符合多元素、多品级的圈矿模式l通过条件表达式对矿石的品级圈定条件进行分类组织l然后根据条件表达式、矿石开采指标进行矿石品级自动 分类判断和矿段合并l向导方式来引导矿区工作人员完成3.2 不同条件下单工程矿体自动圈 定技术 不同矿种的划分：不同矿石类型和矿石品级划分，不同品位条件 矿床综合品位折算（当量问题）：有些多元素矿床品位普遍偏低，无法单独利用因此对矿床元素进

9、行综合利用，根据几种指定元素的品 位与折算系数生成新的折算值用于矿体圈定 品位、鞋帽：基于条件表达式解析 不同品级条件下，设置不同的夹石剔除厚度和最低可采厚度 特高品位处理：设置元素品位的上限来对样品进行约束，如果样品品位高于上限值可进行按上限值替换或剔除等处理 伴生元素极限值处理：统计伴生元素有用金属量时最低品位值：在一些有色金属矿矿体圈定与品位统计中，样品中的伴生金属元素品位只有达到了一定含量才会参数有益金属量的统计多金属矿床矿体圈定处理3.2 不同条件下单工程矿体自动圈 定技术矿石综合品位（当量）计算及矿体圈定矿石综合品位（当量）计算及矿体圈定l l很多多金属矿床，主要有用组分含量可能达

10、到了工业指标，也很多多金属矿床，主要有用组分含量可能达到了工业指标，也 可能与共生或伴生组分一样，含量较低，均为达到工业要求。对可能与共生或伴生组分一样，含量较低，均为达到工业要求。对 于这类矿床就需要进行矿石综合品位计算，然后根据该综合品位于这类矿床就需要进行矿石综合品位计算，然后根据该综合品位 进行工业矿体的圈定。进行工业矿体的圈定。l l系统提供综合品位计算工具，根据元素折算计算公式进行矿石系统提供综合品位计算工具，根据元素折算计算公式进行矿石 综合品位计算，根据计算获得的综合品位进行矿体的圈定。综合品位计算，根据计算获得的综合品位进行矿体的圈定。3.2 不同条件下单工程矿体自动圈 定技

11、术伴生元素极限值的处理伴生元素极限值的处理主矿体中伴生元素的平均品主矿体中伴生元素的平均品位的计算时，必须要考虑选矿工位的计算时，必须要考虑选矿工艺及元素利用等条件，将达不到艺及元素利用等条件，将达不到某个品位要求（通常称之为伴生某个品位要求（通常称之为伴生元素极限值）的样品剔除掉，不元素极限值）的样品剔除掉，不参与伴生元素的平均品位计算参与伴生元素的平均品位计算基于用户录入的伴生元素极基于用户录入的伴生元素极限值，在矿体圈定时以该值作为限值，在矿体圈定时以该值作为标准，进行矿体伴生元素的统计标准，进行矿体伴生元素的统计 3.2 不同条件下单工程矿体自动圈 定技术空间与属性交互式单工程矿 体圈

12、定 3.2 不同条件下单工程矿体自动圈 定技术l直接从野外数据库读取数据动态绘制勘探线剖面图l提供人机交互方式的矿体连接规则，通过对剖面矿体连接 过程中的一些基本要求与规则进行参数化处理，基于属性与 规则判断建立约束关系，交互式实现工程间矿体连接l自动计算品位与面积大小l面积控制方式和轮廓线控制方式l矿体可根据地形走向和岩体走向用自然曲线连接面积l沿脉坑道垂直样的特别处理系统自动处理与方便的人机交互方式3.3 基于规则加交互方式的剖面矿 体连接过程3.3 基于规则加交互方式的剖面矿体连接 过程l采样平面图法、地质块段法、 垂直断面法、水平断面法、不平行剖面法、剖面法快速计算l应用过程，充分利用

13、GIS辅助工具和三维模拟工具提高计算精度和效率，实现交互式块段连接、变体重储量和资源量估算l加密工程解决方案：动态更新投影图工程与块段信息l一套数据，不用重新整理格式，多种方法互相验证3.4 提供多种传统资源储量估算方 法应用流程23地质块 段法3.4 提供多种传统资源储量估算方 法应用流程垂直断 面法3.4 提供多种传统资源储量估算方 法应用流程25剖面法快速估 算投影与计算参数3.4 提供多种传统资源储量估算方 法应用流程26变体重设 置方式 l按回归方程计算矿体块段体重l按统一默认体重设置l按划分块段是输入的体重3.4 提供多种传统资源储量估算方 法应用流程l 实现从野外数据采集、管理、

14、综合处理到成果图件管理与输出一体化，利用各种灵活工具动态制作地形地质图、采样平面图、工程素描图、钻孔柱状图、勘探线剖面图、矿体投影图、中段图、纵剖面图、品位吨位图等l勘探线剖面图：样道、样品品位表、责任表、图框l 注记的处理，提供模板l 基于EXCEL的报表输出过程3.5 GIS辅助工具提高图表制作过 程的效率283.5 GIS辅助工具提高图表制作过 程的效率293.5 GIS辅助工具提高图表制作过 程的效率30l方法：距离加权反比法、简单克立格法、普通克立格法、对数 克立格法、泛克立格法、指示克立格法l组合样划分、变差函数计算与拟合过程参数调整的灵活性l储量分级3.6 完整的地质统计学法估算

15、流 程单工程矿体圈定品位综合边界约束：不同高程范围段的矿体不同高程范围段的矿体圈定。系统提供勘探深度约束设置。可设置不同的开采深度圈定。系统提供勘探深度约束设置。可设置不同的开采深度段，并对开采深度段进行开采类型的划分（地下开采或露天段，并对开采深度段进行开采类型的划分（地下开采或露天开采），同时针对不同的开采类型，设置不同的最低可采厚开采），同时针对不同的开采类型，设置不同的最低可采厚度和夹石剔除厚度。度和夹石剔除厚度。矿权界线约束高程约束：统计不同高程范围内储量不同高程范围内储量断层线约束3.7 基于边界约束模式的处理过 程不同高程范围内储量的统计不同高程范围内储量的统计实现根据不同的高程

16、范围段（如实现根据不同的高程范围段（如5100m5100m以下，以下，800800600m600m之间之间等）储量的统计功能。等）储量的统计功能。根据开采中段，统计每一个采掘台阶中矿体的储量。而在外根据开采中段，统计每一个采掘台阶中矿体的储量。而在外围接替资源勘查或深部探矿阶段，则在储量统计时则只统计新围接替资源勘查或深部探矿阶段，则在储量统计时则只统计新 获得的资源量。获得的资源量。3.7 基于边界约束模式的处理过 程不同开采类型及深度范围内的矿体圈定不同开采类型及深度范围内的矿体圈定随着矿山开采的不断深入，矿山的开采方式也会发生相应随着矿山开采的不断深入，矿山的开采方式也会发生相应变化（如从露天开采转为地下开采），此时采矿的开采条件也变化（如从露天开采转为地下开采），此时采矿的开采条件也 会发生相应的变化，最低可采厚度指标相应的提高，而夹石剔会发生相应的变化，最低可采厚度指标相应的提高，而夹石剔 除厚度相应的减小。除厚度相应的减小。3.7 基于边界约束模式的处理过 程要求